建筑工程鋼結構設計方法及要點

【摘要】現代鋼結構的加工和安裝成本低、施工速度快，鋼結構可以按標準和規范要求進行大量的規模化生產，裝配時各個構配件之間具備通用性、互換性，使得鋼結構加工和安裝形成了一體化，類似于流水線裝配的工程生產建設過程，降低了建設成本，提高了施工速度，縮短了工期，同時因為鋼結構的易加工性，可以根據需求制作特定形式的構建進行裝配，兼顧藝術性，同時能夠滿足超高度和超跨度的要求，在整個高層鋼結構的設計施工過程中使建設企業等待周期變短，施工企業不但縮短了建設周期，同時提高了經濟效益。

【關鍵詞】建筑工程；鋼結構；設計方法

【中圖分類號】TU391

【文獻標識碼】A

城市的發展推動了建筑行業的發展，而由于城市用地緊張，高層建筑以及大型建筑成為建筑行業發展的重要區域，進而推動了鋼結構的應用。與混凝土結構相比，鋼結構自重輕，抗震性能強。

1、建筑結構設計中鋼結構設計的重要性

建筑行業中，鋼結構指的是通過對鋼板進行焊接、熱軋、冷彎等加工使鋼板形成需要的鋼型。鋼結構可以分為輕鋼、重鋼兩種類型，輕鋼自重與占用的面積都比較小，廣泛應用于跨度小的建筑項目中；重鋼的自重比輕鋼肯定要重，但與鋼筋混凝土比，優勢還是很明顯的，廣泛應用于跨度較大的建筑物中[1]。建筑結構設計的重要組成之一就是鋼結構設計。鋼結構設計包括將設計規劃：鋼結構設計藍圖變成實體：鋼結構產品的整個演變過程。鋼結構設計一方面影響著建筑物的整體質量，進而影響建筑業的發展；另一方面鋼結構設計還影響著現代鋼結構制造業的發展，所以鋼結構設計至關重要。

2、建筑結構設計中鋼結構設計存在的問題

2.1 缺乏設計深度

由于承接單位將設計項目分包給設計單位，而這些設計單位缺乏相應的設計資質，使得鋼結構的設計方案缺乏深度，更加嚴重點的是設計的方案不能滿足設計要求，比如鋼結構柱腳的設計錯誤。一般柱腳設計的主要類型有三種，分別是外露式、外包式、埋入式，在民宅建筑鋼結構設計中柱腳設計通常運用外露式，住者的剛度有底板的塑性和彈性共同決定，因此當地板發生變形時，鋼結構就會變形，因此在設計人員進行鋼結構設計的過程中，必須注意該注意的問題。

2.2 建筑的抗震性偏低

由于我國地域較為廣闊，地震對于建筑結構穩定性和人們生命財產安全帶來了的嚴重的損害。對于建筑的抗震性而言，需要具有明確的設計規范，但是在實際設計過程中，部分業主為了可以有效降低工程造價，認為鋼結構自身抗震性能較為突出，所以盲目的在建筑原有抗震等級基礎上有所降低，為建筑整體穩定性埋下了一系列安全隱患。高層建筑結構的抗震性能在設計中，需要充分結合設計要求，避免在地震事故發生時，地震作用力對節點連接處帶來破壞，這也是當前影響建筑整體結構穩定性的主要因素。

3、建筑結構設計中鋼結構設計存在問題的解決措施

3.1 鋼結構抗震設計

明確鋼結構整體局部之間的穩定性關系，以保證鋼結構的設計穩定性，因此，對鋼結構的抗震設計必須重視。在鋼結構的設計中，必須保證鋼結構的簡潔、勻稱、規正，并且在進行鋼結構構件連接時，必須根據實際情況采用相應的的施工技術。必須保證屋架和屋面板以及屋架和柱子之間的連接牢固，以確保鋼結構的抗震性能，增強建筑的安全性。除此之外，鋼結構的抗震能力一般會受到選用的支撐形式以及選擇的位置的合理性的影響，為此，專業人員在進行鋼結構設計時必須考慮這些問題，采取相應的抗震措施。另外，必須加強柱和墻之間的連接，并合理的調整柱墻的高寬比，以提高鋼結構建筑的抗震性能，在進行鋼結構設計時，必須注意鉚釘的連接強度，根據相應的鋼材構件使用相應的鉚釘型號進行連接。

3.2 合理選擇鋼材

在建筑工程鋼結構設計過程中，選擇合理的鋼材有十分關鍵的作用。可以說，鋼材選擇這一任務既重要，又存在一定的難度。我國的鋼材種類眾多，要想從眾多的鋼材中選擇出最適合建筑物施工建設的鋼材難度較大，且當前建筑物的施工設計對于鋼材的要求也較高，不同建筑物對鋼結構強度、變形度以及疲勞應力等方面的要求也各不相同，所以選擇時也有一定的難度。因此，在設計時，為了能夠更好的發揮鋼結構的作用，一定要從實際出發，結合具體的施工要求科學選擇鋼材。在選擇鋼材時，還必須要科學判斷出其適用性。目前，建筑鋼結構的跨度以及荷載都比較大，主要是應用在體型較為復雜的高層建筑物或者是大型的建筑物中。因此，鋼材必須要滿足建筑物施工需求，能夠承受較高的溫度和振動，并且便于拆卸。這就要求設計之前設計者需要調查研究，并全面分析，充分考慮鋼結構的適用性，才能夠進行設計工作。

3.3 梁柱連接節點

門式剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱。當豎向荷載起控制作用時，將端板橫放可減少節點的設計剪力，同時充分利用柱的壓力對節點受力的有力作用。如果節點彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節點受力合理，承載力高于平齊式節點，因此應盡量采取外伸式端板連接，同時應在結點板外伸部分設置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側的螺栓受力均勻，接近一致，提高節點的抗剪能力，有效減少節點板的變形。

結語：

綜上所述，高層建筑和超高層建筑作為未來建筑行業的主流趨勢所在，由于建筑自身高度較大，對于建筑結構的強度和抗震能力提出了更高的要求。鋼結構自身重較輕，強度大，可以有效降低高層建筑自重，同時利用鋼結構自身韌性、可靠性，具有較強的延展性，一旦發生地震，可以有效提升建筑整體安全性，降低地震能量帶來的沖擊。鋼結構施工簡單，在實際施工中可以有效的提升施工效率和施工質量，為建筑帶來更大的安全保障。

參考文獻：

[1]王紅濤，徐珂，田立強.某體育場罩棚鋼結構設計[J].鋼結構，2012，27（6）：32～36.

[2]程小朋.分析鋼筋混凝土高層結構設計問題的解決[J].黑龍江科技信息，2015，12（18）：222.

[3]徐建偉，王茜.建筑工程設計中的剪力墻結構設計分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（6）：31-31.